Tide. Was ist Ebbe und Flut? Eigenschaften, Beschreibung und interessante Fakten

Der Mond bewegt sich mit einer mittleren Geschwindigkeit von 1,02 km/s auf einer annähernd elliptischen Umlaufbahn in derselben Richtung um die Erde, in der sich die allermeisten anderen Körper im Sonnensystem bewegen, also von der Umlaufbahn des Mondes aus gesehen gegen den Uhrzeigersinn Nordpol der Welt. Die große Halbachse der Mondumlaufbahn, die dem durchschnittlichen Abstand zwischen den Erdmittelpunkten und dem Mond entspricht, beträgt 384.400 km (ungefähr 60 Erdradien). Aufgrund der Elliptizität der Umlaufbahn schwankt die Entfernung zum Mond zwischen 356.400 und 406.800 km. Die Umlaufzeit des Mondes um die Erde, der sogenannte Sternmonat, unterliegt kleinen Schwankungen von 27,32166 bis 29,53 Tagen, aber auch einer sehr geringen säkularen Abnahme. Der Mond scheint nur mit Licht, das von der Sonne reflektiert wird, sodass eine der Sonne zugewandte Hälfte beleuchtet wird, während die andere in Dunkelheit getaucht wird. Wie viel von der beleuchteten Hälfte des Mondes für uns in einem bestimmten Moment sichtbar ist, hängt von der Position des Mondes auf seiner Umlaufbahn um die Erde ab. Während sich der Mond auf seiner Umlaufbahn bewegt, ändert sich seine Form allmählich, aber kontinuierlich. Die verschiedenen sichtbaren Formen des Mondes werden seine Phasen genannt.

Ebbe und Flut ist jedem Surfer bekannt. Zweimal am Tag steigt und fällt der Wasserspiegel des Ozeans, und an einigen Stellen um einen sehr erheblichen Betrag. Jeden Tag kommt die Flut 50 Minuten später als am Vortag.

Der Mond wird aus dem Grund in seiner Umlaufbahn um die Erde gehalten, weil zwischen diesen beiden Himmelskörpern Gravitationskräfte wirken, die sie anziehen. Die Erde versucht immer, den Mond zu sich zu ziehen, und der Mond zieht die Erde zu sich. Da die Ozeane große Flüssigkeitsmassen sind und fließen können, werden sie durch die Schwerkraft des Mondes leicht verformt und nehmen die Form einer Zitrone an. Die Kugel aus festem Gestein, die die Erde ist, bleibt in der Mitte. Infolgedessen erscheint auf der dem Mond zugewandten Seite der Erde eine Wasserwölbung und eine weitere ähnliche Wölbung auf der gegenüberliegenden Seite.

Während sich die feste Erde um ihre eigene Achse dreht, treten an den Ufern des Ozeans Gezeiten auf, dies geschieht zweimal alle 24 Stunden und 50 Minuten, wenn die Ufer der Ozeane durch die Wasserhügel laufen. Die Länge des Zeitraums beträgt mehr als 24 Stunden, da sich auch der Mond selbst auf seiner Umlaufbahn bewegt.

Aufgrund der Meeresgezeiten entsteht zwischen der Erdoberfläche und dem Wasser der Ozeane eine Reibungskraft, die die Rotationsgeschwindigkeit der Erde um ihre Achse verlangsamt. Unsere Tage werden allmählich immer länger, jedes Jahrhundert verlängert sich die Tageslänge um etwa zwei Tausendstelsekunden. Davon zeugen einige Korallenarten, die so wachsen, dass sie jeden Tag eine deutliche Narbe im Körper der Koralle hinterlassen. Die Zunahme variiert im Laufe des Jahres, so dass jedes Jahr einen eigenen Streifen hat, wie ein Jahresring an einem Baumschnitt. Bei der Untersuchung fossiler Korallen, die 400 Millionen Jahre alt sind, entdeckten Ozeanologen, dass das Jahr zu dieser Zeit aus 400 Tagen mit einer Dauer von 22 Stunden bestand. Versteinerte Überreste noch älterer Lebensformen weisen darauf hin, dass vor etwa 2 Milliarden Jahren ein Tag nur 10 Stunden dauerte. In ferner Zukunft wird die Länge eines Tages unserem Monat entsprechen. Der Mond wird immer an der gleichen Stelle stehen, da die Rotationsgeschwindigkeit der Erde um ihre Achse genau der Umlaufgeschwindigkeit des Mondes entspricht. Auch heute noch steht der Mond dank der Gezeitenkräfte zwischen Erde und Mond der Erde bis auf kleine Schwankungen stets mit der gleichen Seite gegenüber. Außerdem nimmt die Geschwindigkeit des Mondes auf seiner Umlaufbahn ständig zu. Infolgedessen entfernt sich der Mond allmählich mit einer Geschwindigkeit von etwa 4 cm pro Jahr von der Erde.

Die Erde wirft einen langen Schatten in den Weltraum und blockiert das Licht der Sonne. Wenn der Mond in den Erdschatten eintritt, kommt es zu einer Mondfinsternis. Wenn Sie während einer Mondfinsternis auf dem Mond waren, könnten Sie sehen, wie die Erde vor der Sonne vorbeizieht und sie blockiert. Oft bleibt der Mond schwach sichtbar und leuchtet in einem schwachen rötlichen Licht. Obwohl er im Schatten liegt, wird der Mond von einer kleinen Menge roten Sonnenlichts beleuchtet, das von der Erdatmosphäre in Richtung des Mondes gebrochen wird. Eine totale Mondfinsternis kann bis zu 1 Stunde 44 Minuten dauern. Im Gegensatz zu Sonnenfinsternissen können Mondfinsternisse von jedem Ort auf der Erde beobachtet werden, an dem der Mond über dem Horizont steht. Obwohl der Mond einmal im Monat seine gesamte Umlaufbahn um die Erde durchläuft, können Finsternisse nicht monatlich auftreten, da die Ebene der Mondbahn relativ zur Ebene der Erdbahn um die Sonne geneigt ist. In einem Jahr können höchstens sieben Finsternisse auftreten, von denen zwei oder drei Mondfinsternisse sein müssen. Sonnenfinsternisse treten nur am Neumond auf, wenn der Mond genau zwischen Erde und Sonne steht. Mondfinsternisse treten immer bei Vollmond auf, wenn die Erde zwischen Mond und Sonne steht.

Bevor Wissenschaftler die Mondfelsen sahen, hatten sie drei Theorien über den Ursprung des Mondes, aber es gab keine Möglichkeit zu beweisen, dass eine davon richtig war. Einige glaubten, dass die neu entstandene Erde sich so schnell drehte, dass sie einen Teil der Substanz abschleuderte, die dann zum Mond wurde. Andere schlugen vor, dass der Mond aus den Tiefen des Weltraums kam und von der Schwerkraft der Erde eingefangen wurde. Die dritte Theorie war, dass sich Erde und Mond unabhängig voneinander, fast gleichzeitig und in etwa gleicher Entfernung von der Sonne bildeten. Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung von Erde und Mond deuten darauf hin, dass es unwahrscheinlich ist, dass diese Himmelskörper jemals eins waren.

Vor nicht allzu langer Zeit entstand eine vierte Theorie, die heute als die plausibelste akzeptiert wird. Das ist die Giant-Impact-Hypothese. Die Grundidee ist, dass, als sich die Planeten, die wir heute sehen, gerade bildeten, ein Himmelskörper von der Größe des Mars mit großer Wucht in einem Streifwinkel auf die junge Erde prallte. In diesem Fall müssten sich die leichteren Substanzen der äußeren Erdschichten von ihr lösen und im Weltraum zerstreuen und einen Trümmerring um die Erde bilden, während der aus Eisen bestehende Kern der Erde erhalten geblieben wäre intakt. Schließlich klebte dieser Trümmerring zusammen, um den Mond zu bilden.

Durch die Untersuchung radioaktiver Substanzen in Mondgestein konnten Wissenschaftler das Alter des Mondes berechnen. Gestein auf dem Mond wurde vor etwa 4,4 Milliarden Jahren fest. Der Mond hatte sich anscheinend nicht lange zuvor gebildet; sein wahrscheinlichstes Alter beträgt etwa 4,65 Milliarden Jahre. Dies steht im Einklang mit dem Alter von Meteoriten sowie mit Schätzungen des Alters der Sonne.
Die ältesten Gesteine ​​auf dem Mond befinden sich in Bergregionen. Das Alter der Gesteine, die den Meeren aus erstarrter Lava entnommen wurden, ist viel geringer. Als der Mond noch sehr jung war, war seine äußere Schicht aufgrund der sehr hohen Temperatur flüssig. Als der Mond abkühlte, bildete sich seine äußere Hülle oder Kruste, von der Teile heute in Bergregionen zu finden sind. Während der nächsten halben Milliarde Jahre wurde die Mondkruste kontinuierlich von Asteroiden, also kleinen Planeten, und riesigen Felsen, die während der Entstehung des Sonnensystems entstanden, bombardiert. Nach den stärksten Schlägen blieben riesige Dellen auf der Oberfläche zurück.

Vor 4,2 bis 3,1 Milliarden Jahren floss Lava durch Löcher in der Kruste und überschwemmte die kreisförmigen Becken, die durch kolossale Einschläge an der Oberfläche hinterlassen wurden. Lava, die weite flache Gebiete überschwemmte, schuf Mondmeere, die in unserer Zeit erstarrte Ozeane aus Gestein sind.

Die Meere und Ozeane entfernen sich zweimal täglich von der Küste (Ebbe) und nähern sich ihr zweimal (Flut). In einigen Stauseen gibt es praktisch keine Gezeiten, während in anderen der Unterschied zwischen Ebbe und Flut entlang der Küste bis zu 16 Meter betragen kann. Grundsätzlich sind die Gezeiten halbtägig (zweimal täglich), aber an manchen Stellen sind sie tagtäglich, das heißt, der Wasserstand ändert sich nur einmal am Tag (eine Ebbe und eine Flut).

Die Gezeiten sind am deutlichsten in den Küstenstreifen, aber tatsächlich durchqueren sie die gesamte Dicke der Ozeane und anderer Gewässer. In Meerengen und anderen engen Stellen kann Ebbe sehr hohe Geschwindigkeiten erreichen - bis zu 15 km / h. Grundsätzlich wird das Phänomen wie Ebbe und Flut vom Mond beeinflusst, teilweise ist aber auch die Sonne daran beteiligt. Der Mond ist viel näher an der Erde als die Sonne, daher ist sein Einfluss auf die Planeten stärker, obwohl der natürliche Satellit viel kleiner ist und beide Himmelskörper um den Stern kreisen.

Der Einfluss des Mondes auf die Gezeiten

Wenn die Kontinente und Inseln den Einfluss des Mondes auf das Wasser nicht beeinträchtigen würden und die gesamte Erdoberfläche von einem Ozean gleicher Tiefe bedeckt wäre, würden die Gezeiten so aussehen. Der Teil des Ozeans, der dem Mond am nächsten ist, würde aufgrund der Schwerkraft in Richtung des natürlichen Satelliten steigen, aufgrund der Zentrifugalkraft würde der gegenüberliegende Teil des Reservoirs ebenfalls steigen, es wäre eine Flut. Der Rückgang des Wasserspiegels hätte in einer Linie stattgefunden, die senkrecht zum Einflussband des Mondes steht, in diesem Teil wäre Ebbe gewesen.

Die Sonne kann auch einen gewissen Einfluss auf die Weltmeere haben. Bei Neumond und Vollmond, wenn Mond und Sonne in einer Geraden mit der Erde stehen, summiert sich die Anziehungskraft beider Gestirne und verursacht dadurch die stärksten Höhen und Tiefen. Wenn diese Himmelskörper in Bezug auf die Erde senkrecht zueinander stehen, werden sich die beiden Anziehungskräfte entgegenwirken, und die Gezeiten werden am schwächsten sein, aber immer noch zugunsten des Mondes.

Das Vorhandensein verschiedener Inseln sorgt für eine große Vielfalt in der Bewegung des Wassers bei Ebbe und Flut. In einigen Stauseen spielen der Kanal und natürliche Hindernisse in Form von Land (Inseln) eine wichtige Rolle, sodass das Wasser ungleichmäßig ein- und ausströmt. Die Gewässer verändern ihre Position nicht nur entsprechend der Schwerkraft des Mondes, sondern auch je nach Gelände. In diesem Fall fließt es bei einer Änderung des Wasserspiegels auf dem Weg des geringsten Widerstands, jedoch gemäß dem Einfluss des Nachtsterns.

Ebbe und Flut
periodische Schwankungen des Wasserspiegels (Höhen und Tiefen) in den Wassergebieten der Erde, die durch die auf die rotierende Erde wirkende Anziehungskraft von Mond und Sonne entstehen. Alle großen Wasserflächen, einschließlich Ozeane, Meere und Seen, sind bis zu einem gewissen Grad den Gezeiten ausgesetzt, obwohl sie auf Seen klein sind. Der höchste an einem oder einem halben Tag beobachtete Wasserstand bei Hochwasser wird als Hochwasser bezeichnet, der niedrigste Stand bei Ebbe als Niedrigwasser und der Moment, in dem diese Grenzmarken erreicht werden, als Standhoch (bzw. Bühnenhoch). Flut oder Ebbe. Der mittlere Meeresspiegel ist ein bedingter Wert, über dem sich die Pegelmarkierungen bei Flut und darunter bei Ebbe befinden. Dies ist das Ergebnis der Mittelung großer Serien dringender Beobachtungen. Die durchschnittliche Höhe der Flut (oder Ebbe) ist ein Durchschnittswert, der aus einer großen Reihe von Daten über die Pegelstände von Hoch- oder Niedrigwasser berechnet wird. Diese beiden mittleren Ebenen sind mit dem lokalen Bestand verbunden. Vertikale Schwankungen des Wasserspiegels bei Ebbe und Flut gehen mit horizontalen Bewegungen von Wassermassen gegenüber der Küste einher. Diese Prozesse werden durch Windstöße, Flussabflüsse und andere Faktoren erschwert. Horizontale Bewegungen von Wassermassen in der Küstenzone werden als Gezeiten- (oder Gezeiten-) Strömungen bezeichnet, während vertikale Schwankungen des Wasserspiegels als Ebbe und Flut bezeichnet werden. Alle Phänomene, die mit Ebbe und Flut verbunden sind, sind durch Periodizität gekennzeichnet. Gezeitenströmungen kehren periodisch ihre Richtung um, während Meeresströmungen, die sich kontinuierlich und in einer Richtung bewegen, auf die allgemeine Zirkulation der Atmosphäre zurückzuführen sind und große Flächen des offenen Ozeans bedecken (siehe auch OZEAN). Während der Übergangszeiten von Flut zu Ebbe und umgekehrt ist es schwierig, den Trend der Gezeitenströmung festzustellen. Zu dieser Zeit (die nicht immer mit Ebbe oder Flut zusammenfällt) soll das Wasser "stagnieren". Ebbe und Flut wechseln sich zyklisch entsprechend den wechselnden astronomischen, hydrologischen und meteorologischen Bedingungen ab. Die Abfolge der Gezeitenphasen wird durch zwei Maxima und zwei Minima im Tagesverlauf bestimmt.
Erklärung des Ursprungs der Gezeitenkräfte. Obwohl die Sonne eine bedeutende Rolle bei Gezeitenprozessen spielt, ist der entscheidende Faktor für ihre Entwicklung die Kraft der gravitativen Anziehungskraft des Mondes. Der Grad des Einflusses der Gezeitenkräfte auf jedes Wasserteilchen, unabhängig von seiner Position auf der Erdoberfläche, wird durch das Newtonsche Gesetz der universellen Gravitation bestimmt. Dieses Gesetz besagt, dass zwei materielle Teilchen mit einer Kraft angezogen werden, die direkt proportional zum Produkt der Massen beider Teilchen und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihnen ist. Das bedeutet, je größer die Masse der Körper ist, desto größer ist die gegenseitige Anziehungskraft zwischen ihnen (bei gleicher Dichte erzeugt ein kleinerer Körper weniger Anziehungskraft als ein größerer). Das Gesetz besagt auch, dass je größer der Abstand zwischen zwei Körpern ist, desto geringer ist die Anziehung zwischen ihnen. Da diese Kraft umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen zwei Körpern ist, spielt der Abstandsfaktor bei der Bestimmung der Größe der Gezeitenkraft eine viel größere Rolle als die Massen der Körper. Die Anziehungskraft der Erde, die auf den Mond wirkt und ihn in einer erdnahen Umlaufbahn hält, ist der Anziehungskraft der Erde durch den Mond entgegengesetzt, die dazu neigt, die Erde auf den Mond zuzubewegen und alle Objekte "anzuheben". die Erde in Richtung Mond. Der Punkt auf der Erdoberfläche, der sich direkt unter dem Mond befindet, ist nur 6.400 km vom Erdmittelpunkt und durchschnittlich 386.063 km vom Mondmittelpunkt entfernt. Außerdem beträgt die Masse der Erde etwa das 89-fache der Masse des Mondes. Somit ist an diesem Punkt auf der Erdoberfläche die Anziehungskraft der Erde, die auf irgendein Objekt wirkt, ungefähr 300.000 Mal größer als die Anziehungskraft des Mondes. Es ist eine weit verbreitete Vorstellung, dass Wasser auf der Erde direkt unter dem Mond in Richtung des Mondes aufsteigt, was dazu führt, dass Wasser von anderen Stellen auf der Erdoberfläche wegfließt, aber da die Anziehungskraft des Mondes im Vergleich zur Erde so gering ist, würde dies der Fall sein nicht ausreichen, um ein so großes Gewicht zu heben. Die Ozeane, Meere und großen Seen auf der Erde, die große Fluidkörper sind, können sich jedoch unter der Kraft der seitlichen Verschiebung frei bewegen, und jede leichte horizontale Schertendenz setzt sie in Bewegung. Alle Gewässer, die sich nicht direkt unter dem Mond befinden, unterliegen der Wirkung der tangential (tangential) zur Erdoberfläche gerichteten Komponente der Gravitationskraft des Mondes sowie ihrer nach außen gerichteten Komponente und unterliegen einer horizontalen Verschiebung relativ zum Festkörper Erdkruste. Dadurch fließt Wasser aus den angrenzenden Regionen der Erdoberfläche in Richtung eines Ortes unter dem Mond. Die daraus resultierende Wasseransammlung an einer Stelle unter dem Mond bildet dort eine Flut. Die eigentliche Flutwelle im offenen Ozean hat eine Höhe von nur 30-60 cm, nimmt aber deutlich zu, wenn sie sich den Küsten von Kontinenten oder Inseln nähert. Durch die Bewegung von Wasser aus Nachbarregionen zu einem Punkt unter dem Mond kommt es an zwei weiteren davon entfernten Punkten im Abstand von einem Viertel des Erdumfangs zu entsprechenden Wasserabflüssen. Es ist interessant festzustellen, dass das Absinken des Meeresspiegels an diesen beiden Punkten mit einem Anstieg des Meeresspiegels nicht nur auf der dem Mond zugewandten Seite der Erde, sondern auch auf der gegenüberliegenden Seite einhergeht. Diese Tatsache wird auch durch das Newtonsche Gesetz erklärt. Zwei oder mehr Objekte, die sich in unterschiedlichen Abständen von derselben Gravitationsquelle befinden und daher unterschiedlich großen Gravitationsbeschleunigungen ausgesetzt sind, bewegen sich relativ zueinander, da das Objekt, das dem Schwerpunkt am nächsten liegt, am stärksten von ihm angezogen wird. Wasser an einem sublunaren Punkt erfährt eine stärkere Anziehungskraft zum Mond als die Erde darunter, aber die Erde wiederum wird stärker vom Mond angezogen als Wasser auf der gegenüberliegenden Seite des Planeten. So entsteht eine Flutwelle, die auf der dem Mond zugewandten Seite der Erde als direkt und auf der gegenüberliegenden Seite als umgekehrt bezeichnet wird. Der erste von ihnen ist nur 5% höher als der zweite. Aufgrund der Rotation des Mondes auf seiner Umlaufbahn um die Erde vergehen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Fluten oder zwei Ebbe an einem bestimmten Ort etwa 12 Stunden und 25 Minuten. Das Intervall zwischen den Höhepunkten aufeinanderfolgender Ebbe und Flut beträgt ca. 6 Std. 12 Min. Der Zeitraum von 24 Stunden und 50 Minuten zwischen zwei aufeinanderfolgenden Fluten wird als Gezeitentag (oder Mondtag) bezeichnet.
Gezeitenungleichheiten. Gezeitenprozesse sind sehr komplex, so dass viele Faktoren berücksichtigt werden müssen, um sie zu verstehen. In jedem Fall werden die Hauptmerkmale bestimmt durch: 1) das Stadium der Gezeitenentwicklung relativ zum Durchgang des Mondes; 2) die Amplitude der Gezeiten und 3) die Art der Gezeitenschwankung oder die Form der Wasserstandskurve. Zahlreiche Variationen in Richtung und Größe der Gezeitenkräfte führen zu Unterschieden in der Größe der morgendlichen und abendlichen Gezeiten in einem bestimmten Hafen sowie zwischen denselben Gezeiten in verschiedenen Häfen. Diese Unterschiede werden Gezeitenungleichungen genannt.
semipermanente Wirkung. Normalerweise bilden sich tagsüber aufgrund der Hauptgezeitenkraft - der Rotation der Erde um ihre Achse - zwei vollständige Gezeitenzyklen. Vom Nordpol der Ekliptik aus gesehen ist es offensichtlich, dass sich der Mond in derselben Richtung um die Erde dreht, in der sich die Erde um ihre Achse dreht – gegen den Uhrzeigersinn. Bei jeder weiteren Umdrehung nimmt dieser Punkt auf der Erdoberfläche etwas später als bei der vorangegangenen Umdrehung wieder eine Position direkt unter dem Mond ein. Aus diesem Grund verzögern sich Ebbe und Flut täglich um etwa 50 Minuten. Dieser Wert wird Mondverzögerung genannt.
Halbmonatliche Ungleichheit. Diese Hauptvariationsart ist durch eine Periodizität von ungefähr 143/4 Tagen gekennzeichnet, die mit der Rotation des Mondes um die Erde und dem Ablauf aufeinanderfolgender Phasen verbunden ist, insbesondere Syzygien (Neumonde und Vollmonde), d.h. Momente, in denen Sonne, Erde und Mond in einer geraden Linie stehen. Bisher haben wir uns nur mit der Gezeitenbewegung des Mondes beschäftigt. Das Gravitationsfeld der Sonne wirkt sich auch auf die Gezeiten aus, aber obwohl die Masse der Sonne viel größer ist als die des Mondes, ist die Entfernung von der Erde zur Sonne so viel größer als die Entfernung zum Mond, dass die Gezeitenkraft der Sonne weniger als halb so groß ist des Mondes. Wenn sich jedoch Sonne und Mond auf derselben geraden Linie befinden, beide auf derselben Seite der Erde und auf verschiedenen Seiten (bei Neumond oder Vollmond), addieren sich ihre Anziehungskräfte und wirken entlang einer Achse, und die Sonnenflut wird der Mondflut überlagert. In ähnlicher Weise verstärkt die Anziehungskraft der Sonne die durch den Einfluss des Mondes verursachte Ebbe. Infolgedessen sind die Gezeiten höher und die Gezeiten niedriger, als wenn sie nur durch die Anziehungskraft des Mondes verursacht würden. Solche Gezeiten nennt man Springfluten. Wenn die Gravitationskraftvektoren von Sonne und Mond aufeinander senkrecht stehen (bei Quadraturen, also wenn der Mond im ersten oder letzten Viertel steht), wirken ihre Gezeitenkräfte entgegen, da die durch die Anziehungskraft der Sonne verursachte Flut die verursachte Ebbe überlagert durch den Mond. Unter solchen Bedingungen sind die Gezeiten nicht so hoch und die Gezeiten nicht so niedrig, als ob sie nur auf die Gravitationskraft des Mondes zurückzuführen wären. Solche Zwischengezeiten werden Quadratur genannt. Die Schwankungsbreite von Hoch- und Niedrigwasser ist in diesem Fall im Vergleich zur Springflut um etwa das Dreifache reduziert. Im Atlantik sind sowohl Springfluten als auch Quadraturfluten im Vergleich zur entsprechenden Mondphase normalerweise einen Tag später. Im Pazifischen Ozean beträgt eine solche Verzögerung nur 5 Stunden.In den Häfen von New York und San Francisco sowie im Golf von Mexiko sind die Springfluten 40% höher als die Quadraturfluten.
Ungleichheit der Mondparallaxe. Die Periode der Schwankungen der Gezeitenhöhe, die aufgrund der Mondparallaxe auftritt, beträgt 271/2 Tage. Der Grund für diese Ungleichheit ist die Änderung des Abstands des Mondes von der Erde während der Rotation der letzteren. Aufgrund der elliptischen Form der Mondumlaufbahn ist die Gezeitenkraft des Mondes am Perigäum um 40 % höher als am Apogäum. Diese Berechnung gilt für den Hafen von New York, wo die Wirkung des Mondes im Apogäum oder Perigäum normalerweise um etwa 11/2 Tage von der entsprechenden Mondphase verzögert ist. Für den Hafen von San Francisco beträgt die Differenz der Gezeitenhöhen aufgrund des Mondes im Perigäum oder Apogäum nur 32 %, und sie folgen den entsprechenden Mondphasen mit einer Verzögerung von zwei Tagen.
tägliche Ungleichheit. Die Periode dieser Ungleichung beträgt 24 Stunden 50 Minuten. Die Gründe für sein Auftreten sind die Rotation der Erde um ihre Achse und die Änderung der Deklination des Mondes. Wenn sich der Mond in der Nähe des Himmelsäquators befindet, unterscheiden sich die beiden Fluten an einem bestimmten Tag (sowie die beiden Ebbe) nur wenig, und die Höhen der morgendlichen und abendlichen Hoch- und Niedrigwasser liegen sehr nahe beieinander. Wenn jedoch die Nord- oder Süddeklination des Mondes zunimmt, unterscheiden sich Morgen- und Abendgezeiten desselben Typs in der Höhe, und wenn der Mond seine größte Nord- oder Süddeklination erreicht, ist dieser Unterschied am größten. Es sind auch tropische Gezeiten bekannt, die so genannt werden, weil der Mond fast über den nördlichen oder südlichen Tropen steht. Die Tagesungleichheit beeinflusst die Höhen zweier aufeinanderfolgender Ebbe im Atlantik nicht wesentlich, und selbst ihre Auswirkung auf die Höhen der Gezeiten ist im Vergleich zur Gesamtamplitude der Schwingungen gering. Im Pazifischen Ozean manifestiert sich die tägliche Unregelmäßigkeit jedoch dreimal mehr in den Pegeln der Ebbe als in den Pegeln der Gezeiten.
Halbjährliche Ungleichheit. Seine Ursache ist die Umdrehung der Erde um die Sonne und die entsprechende Änderung der Deklination der Sonne. Zweimal im Jahr steht die Sonne während der Tagundnachtgleiche für mehrere Tage in der Nähe des Himmelsäquators, d.h. seine Deklination liegt nahe bei 0°. Auch der Mond befindet sich etwa alle zwei Wochen tagsüber in der Nähe des Himmelsäquators. Daher gibt es während der Tagundnachtgleiche Perioden, in denen die Deklinationen sowohl der Sonne als auch des Mondes ungefähr 0° betragen. Die gesamte gezeitenbildende Wirkung der Anziehung dieser beiden Körper in solchen Momenten ist am deutlichsten in Gebieten, die sich in der Nähe des Erdäquators befinden. Befindet sich der Mond gleichzeitig in der Neumond- oder Vollmondphase, sog. Äquinoktiale Springfluten.
Ungleichheit der Sonnenparallaxe. Der Zeitraum der Manifestation dieser Ungleichheit beträgt ein Jahr. Seine Ursache ist eine Änderung des Abstands von der Erde zur Sonne im Verlauf der Erdumlaufbewegung. Einmal für jede Umdrehung um die Erde befindet sich der Mond im Perigäum in der kürzesten Entfernung von ihr. Einmal im Jahr, um den 2. Januar herum, erreicht auch die Erde auf ihrer Umlaufbahn den Punkt der größten Annäherung an die Sonne (Perihel). Wenn diese beiden Momente der engsten Annäherung zusammenfallen und die größte Netto-Gezeitenkraft verursachen, können höhere und niedrigere Gezeitenstände erwartet werden. Wenn der Durchgang des Aphels mit dem Apogäum zusammenfällt, treten in ähnlicher Weise weniger Flut und flachere Ebbe auf.
Methoden zur Beobachtung und Vorhersage von Gezeitenhöhen. Gezeitenpegel werden mit verschiedenen Arten von Geräten gemessen. Ein Fußstock ist eine gewöhnliche Schiene mit einer darauf angebrachten Zentimeterskala, die vertikal an einem Pfeiler oder an einer in Wasser getauchten Stütze befestigt ist, so dass die Nullmarke unter dem niedrigsten Ebbe-Niveau liegt. Pegeländerungen werden direkt von dieser Skala abgelesen.
Schwimmerschaft. Diese Fußstöcke kommen dort zum Einsatz, wo ständiger Seegang oder Wellengang die Bestimmung des Pegels auf einer festen Skala erschweren. In einem vertikal auf dem Meeresboden installierten Schutzschacht (Hohlkammer oder Rohr) befindet sich ein Schwimmer, der mit einem auf einer festen Skala befestigten Zeiger oder einem Schreiberstift verbunden ist. Wasser tritt in den Brunnen durch ein kleines Loch ein, das weit unter dem minimalen Meeresspiegel liegt. Seine Gezeitenänderungen werden über den Schwimmer an die Messgeräte übermittelt.
Hydrostatischer Meeresspiegelschreiber. In einer bestimmten Tiefe wird ein Block aus Gummisäcken platziert. Mit der Änderung der Gezeitenhöhe (Wasserschicht) ändert sich der hydrostatische Druck, der von Messgeräten erfasst wird. Es können auch automatische Aufzeichnungsgeräte (Pegel) verwendet werden, um eine kontinuierliche Aufzeichnung der Gezeitenschwankungen an jedem beliebigen Punkt zu erhalten.
Gezeitentabellen. Bei der Erstellung von Gezeitentabellen werden zwei Hauptmethoden verwendet: harmonisch und nicht harmonisch. Die nichtharmonische Methode basiert ausschließlich auf Beobachtungsergebnissen. Darüber hinaus werden die Eigenschaften von Hafenwassergebieten und einige grundlegende astronomische Daten (der stündliche Winkel des Mondes, die Zeit seines Durchgangs durch den Himmelsmeridian, Phasen, Deklinationen und Parallaxe) einbezogen. Nach Korrektur dieser Faktoren ist die Berechnung des Zeitpunkts des Auftretens und der Höhe der Flut für jeden Hafen ein rein mathematisches Verfahren. Die harmonische Methode ist teilweise analytisch und basiert teilweise auf Beobachtungen von Gezeitenhöhen über mindestens einen Mondmonat. Um diese Art der Vorhersage für jeden Hafen zu bestätigen, sind lange Beobachtungsreihen erforderlich, da Verzerrungen aufgrund physikalischer Phänomene wie Trägheit und Reibung sowie der komplexen Konfiguration der Küsten des Wassergebiets und der Merkmale der Bodentopographie auftreten . Da Gezeitenprozesse von Natur aus periodisch sind, wird auf sie eine harmonische Analyse angewendet. Die beobachtete Flut wird als Ergebnis der Addition einer Reihe einfacher Komponenten der Flutwellen angesehen, von denen jede durch eine der gezeitenbildenden Kräfte oder einen der Faktoren verursacht wird. Für eine vollständige Lösung werden 37 solcher einfachen Komponenten verwendet, obwohl in einigen Fällen die zusätzlichen Komponenten über die 20 Hauptkomponenten hinaus vernachlässigbar sind. Die gleichzeitige Substitution von 37 Konstanten in die Gleichung und ihre tatsächliche Lösung wird auf einem Computer durchgeführt.
Gezeiten auf Flüssen und Strömungen. Wo große Flüsse ins Meer münden, ist das Zusammenspiel von Gezeiten und Flussströmungen gut sichtbar. Die Höhe der Gezeiten in Buchten, Flussmündungen und Flussmündungen kann infolge einer Zunahme des Abflusses in Randbächen, insbesondere bei Überschwemmungen, erheblich zunehmen. Gleichzeitig dringen Meeresgezeiten in Form von Gezeitenströmungen weit flussaufwärts vor. Am Hudson River beispielsweise kommt eine Flutwelle in einer Entfernung von 210 km von der Mündung. Gezeitenströmungen breiten sich normalerweise flussaufwärts zu schwierigen Wasserfällen oder Stromschnellen aus. Bei Flut sind die Strömungen in Flüssen schneller als bei Ebbe. Die Höchstgeschwindigkeiten der Gezeitenströmungen erreichen 22 km/h.
Bor. Wenn Wasser, das durch eine Flut in Bewegung gesetzt wird, in seiner Bewegung durch eine schmale Rinne begrenzt wird, bildet sich eine ziemlich steile Welle, die sich in einer einzigen Front stromaufwärts bewegt. Dieses Phänomen wird Flutwelle oder Bohrung genannt. Solche Wellen werden an Flüssen beobachtet, die viel höher als die Mündungen liegen, wo die Kombination aus Reibung und Strömung des Flusses die Ausbreitung der Flut am stärksten behindert. Die Borbildung ist in der Bay of Fundy, Kanada, bekannt. In der Nähe von Moncton (Prov. New Brunswick) mündet der Ptikodiak River in die Bay of Fundy und bildet einen Randstrom. Bei Niedrigwasser beträgt seine Breite 150 m und er kreuzt den Trockenstreifen. Bei Flut schießt eine 750 m lange und 60-90 cm hohe Wasserwand in einem zischenden und brodelnden Wirbelwind den Fluss hinauf. Der größte bekannte Kiefernwald mit einer Höhe von 4,5 m bildet sich am Fluss Fuchunjiang, der in die Bucht von Hangzhou mündet. Siehe auch Bor. Umkehrender Wasserfall (umkehrende Richtung) ist ein weiteres Phänomen, das mit Gezeiten an Flüssen verbunden ist. Ein typisches Beispiel ist ein Wasserfall am St. John River (New Brunswick, Kanada). Hier dringt entlang einer engen Schlucht Wasser bei Flut in ein Becken ein, das oberhalb des Niedrigwasserspiegels, aber etwas unterhalb des Hochwasserspiegels in derselben Schlucht liegt. So entsteht eine Barriere, durch die Wasser fließt und einen Wasserfall bildet. Bei Ebbe strömt der Wasserstrom stromabwärts durch eine verengte Passage und bildet nach Überwindung eines Unterwasservorsprungs einen gewöhnlichen Wasserfall. Bei Flut fällt eine steile Welle, die in die Schlucht eingedrungen ist, wie ein Wasserfall in das darüber liegende Becken. Die Gegenströmung setzt sich fort, bis die Wasserstände auf beiden Seiten der Schwelle gleich sind und die Flut zu sinken beginnt. Dann wird der Wasserfall wieder hergestellt und zeigt stromabwärts. Der durchschnittliche Wasserstandsunterschied in der Schlucht beträgt ca. 2,7 m, bei den höchsten Gezeiten kann die Höhe eines direkten Wasserfalls jedoch 4,8 m und eines umgekehrten Wasserfalls 3,7 m überschreiten.
Die größten Amplituden der Gezeiten. Die höchste Flut der Welt wird durch starke Strömungen in der Minas Bay in der Bay of Fundy gebildet. Gezeitenschwankungen sind hier durch einen normalen Verlauf mit einer halbtägigen Periode gekennzeichnet. Der Wasserstand steigt bei Flut oft in sechs Stunden um mehr als 12 m an und fällt dann in den nächsten sechs Stunden um den gleichen Betrag. Wenn die Wirkung der Springflut, die Position des Mondes im Perigäum und die maximale Deklination des Mondes an einem Tag auftreten, kann der Tidenspiegel 15 m über dem oberen Rand der Bucht erreichen.
Wind und Wetter. Wind hat einen erheblichen Einfluss auf Gezeitenphänomene. Der Wind vom Meer treibt das Wasser ans Ufer, die Flut steigt über den Normalwert und bei Ebbe übersteigt der Wasserstand auch den Durchschnitt. Wenn dagegen der Wind vom Land weht, wird das Wasser von der Küste weggetrieben und der Meeresspiegel sinkt. Durch den Anstieg des atmosphärischen Drucks über eine riesige Wasserfläche sinkt der Wasserspiegel, da das überlagerte Gewicht der Atmosphäre hinzukommt. Wenn der atmosphärische Druck um 25 mm Hg ansteigt. Art. sinkt der Wasserspiegel um ca. 33 cm, eine Abnahme des atmosphärischen Drucks bewirkt eine entsprechende Erhöhung des Wasserspiegels. Daher kann ein starker Abfall des atmosphärischen Drucks in Kombination mit orkanartigen Winden zu einem merklichen Anstieg des Wasserspiegels führen. Solche Wellen, obwohl sie Flutwellen genannt werden, sind tatsächlich nicht mit dem Einfluss von Gezeitenkräften verbunden und haben nicht die Periodizität, die für Gezeitenphänomene charakteristisch ist. Die Bildung dieser Wellen kann entweder mit orkanartigen Winden oder mit Unterwasserbeben (in letzterem Fall werden sie als seismische Meereswellen oder Tsunamis bezeichnet) in Verbindung gebracht werden.
Die Nutzung der Gezeitenenergie. Es wurden vier Methoden entwickelt, um die Energie der Gezeiten zu nutzen, aber die praktischste davon ist die Schaffung eines Gezeitenpoolsystems. Gleichzeitig werden mit Gezeitenphänomenen verbundene Wasserstandsschwankungen im Schleusensystem so genutzt, dass der Höhenunterschied konstant gehalten wird, was eine Energiegewinnung ermöglicht. Die Leistung von Gezeitenkraftwerken hängt direkt von der Fläche der Fallenbecken und dem potenziellen Höhenunterschied ab. Letzterer wiederum ist eine Funktion der Amplitude der Gezeitenschwankungen. Der erreichbare Höhenunterschied ist bei weitem der wichtigste für die Stromerzeugung, obwohl die Kosten der Anlagen von der Größe der Becken abhängen. Derzeit sind große Gezeitenkraftwerke in Russland auf der Kola-Halbinsel und in Primorje, in Frankreich an der Rance-Mündung, in China bei Shanghai und auch in anderen Regionen der Welt in Betrieb.
LITERATUR
Shuleikin V. V. Physik des Meeres. M., 1968 Harvey J. Atmosphäre und Ozean. M., 1982 Drake C., Imbri J., Knaus J., Turekian K. Der Ozean selbst und für uns. M., 1982

Collier Enzyklopädie. - Offene Gesellschaft. 2000 .

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    - (Flut und Ebbe, Ebbe und Flut) periodische Änderungen des Wasserspiegels im Meer, die durch die Einwirkung der Anziehungskräfte des Mondes und der Sonne und der aus der Zirkulation der Erde entstehenden Zentrifugalkräfte auf Wasserteilchen verursacht werden -Mond-, Erde-Sonne-Systeme rund um ihre gemeinsamen ... ... Meereslexikon

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Ebbe und Flut

Flut und Ebbe- periodische vertikale Schwankungen des Meeres- oder Meeresspiegels, die das Ergebnis von Änderungen der Positionen von Mond und Sonne relativ zur Erde sind, gekoppelt mit den Auswirkungen der Erdrotation und den Merkmalen dieses Reliefs, und sich manifestieren in einer period horizontal Verdrängung von Wassermassen. Gezeiten verursachen Änderungen des Meeresspiegels und periodische Strömungen, die als Gezeitenströmungen bekannt sind, was die Vorhersage von Gezeiten für die Küstennavigation wichtig macht.

Die Intensität dieser Phänomene hängt von vielen Faktoren ab, aber der wichtigste davon ist der Grad der Verbindung der Gewässer mit den Ozeanen. Je geschlossener das Reservoir ist, desto geringer ist der Grad der Manifestation von Gezeitenphänomenen.

Der jährlich wiederkehrende Gezeitenzyklus bleibt durch die exakte Kompensation der Anziehungskräfte zwischen der Sonne und dem Massenschwerpunkt des Planetenpaares und den auf diesen Mittelpunkt wirkenden Trägheitskräften unverändert.

Da sich die Position von Mond und Sonne relativ zur Erde periodisch ändert, ändert sich auch die Intensität der daraus resultierenden Gezeitenphänomene.

Ebbe in Saint Malo

Geschichte

Ebbe spielte eine wichtige Rolle bei der Versorgung der Küstenbevölkerung mit Meeresfrüchten und ermöglichte es, auf dem freigelegten Meeresboden Lebensmittel zu sammeln, die für Lebensmittel geeignet waren.

Terminologie

Niedrigwasser (Bretagne, Frankreich)

Der maximale Pegel der Wasseroberfläche bei Flut wird genannt volles Wasser, und das Minimum bei Ebbe - niedriges Wasser. Im Ozean, wo der Grund eben ist und das Land weit weg ist, Hochwasser manifestiert sich als zwei „Aufblähungen“ der Wasseroberfläche: Eine davon befindet sich auf der Seite des Mondes und die andere am gegenüberliegenden Ende des Globus. Es können auch zwei weitere kleinere Schwellungen auf der der Sonne zugewandten und ihr gegenüberliegenden Seite vorhanden sein. Eine Erläuterung dieses Effekts finden Sie weiter unten im Abschnitt Gezeiten Physik.

Da sich Mond und Sonne relativ zur Erde bewegen, bewegen sich Wasserbuckel mit ihnen und bilden sich Flutwellen und Gezeitenströmungen. Auf offener See sind Gezeitenströmungen von Natur aus rotierend, und in Küstennähe und in engen Buchten und Meerengen schwingen sie hin und her.

Wenn die ganze Erde mit Wasser bedeckt wäre, würden wir täglich zwei regelmäßige Ebbe und Flut beobachten. Da aber die ungehinderte Ausbreitung von Flutwellen durch Landflächen verhindert wird: Inseln und Kontinente, und auch durch die Wirkung der Coriolis-Kraft auf bewegtes Wasser entstehen statt zweier Flutwellen viele kleine Wellen, die langsam (meist mit einen Zeitraum von 12 h 25,2 min ) um einen genannten Punkt herumlaufen amphidrom, wo die Gezeitenamplitude Null ist. Die dominierende Komponente der Flut (die Mondflut M2) bildet etwa ein Dutzend amphidrome Punkte auf der Oberfläche des Weltozeans mit Wellenbewegungen im Uhrzeigersinn und etwa gleich viel gegen den Uhrzeigersinn (siehe Karte). All dies macht es unmöglich, die Zeit der Gezeiten nur auf der Grundlage der Positionen von Mond und Sonne relativ zur Erde vorherzusagen. Stattdessen nutzen sie das „Jahrbuch der Gezeiten“ – ein Nachschlagewerk, um den Zeitpunkt des Einsetzens von Gezeiten und ihre Höhe an verschiedenen Punkten der Erde zu berechnen. Gezeitentabellen werden ebenfalls verwendet, mit Daten zu Zeitpunkten und Höhen von Niedrig- und Hochwasser, die für ein Jahr im Voraus berechnet werden große Gezeitenhäfen.

Gezeitenkomponente M2

Wenn wir Punkte auf der Karte mit denselben Gezeitenphasen verbinden, erhalten wir die sog cotidal Linien vom amphidrome Punkt ausstrahlend. Typischerweise charakterisieren Cotidal-Linien die Position des Kamms der Flutwelle für jede Stunde. Tatsächlich spiegeln die Cotidal-Linien die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Flutwelle in 1 Stunde wider. Karten, die Linien gleicher Amplituden und Phasen von Flutwellen zeigen, werden genannt Cotidal-Karten.

Flut- die Differenz zwischen dem höchsten Wasserstand bei Flut (Flut) und seinem niedrigsten Stand bei Ebbe (Ebbe). Die Höhe der Flut ist ein variabler Wert, ihr durchschnittlicher Indikator wird jedoch bei der Charakterisierung jedes Küstenabschnitts angegeben.

Je nach relativer Position von Mond und Sonne können sich kleine und große Flutwellen gegenseitig verstärken. Für solche Gezeiten haben sich historisch besondere Namen entwickelt:

  • Quadratur-Flut- die kleinste Flut, wenn die gezeitenbildenden Kräfte von Mond und Sonne im rechten Winkel zueinander wirken (diese Position der Leuchten wird als Quadratur bezeichnet).
  • Springflut- die größte Flut, wenn die gezeitenbildenden Kräfte von Mond und Sonne in die gleiche Richtung wirken (diese Position der Leuchten wird als Syzygie bezeichnet).

Je kleiner oder größer die Flut, desto kleiner bzw. größer die Ebbe.

Die höchsten Gezeiten der Welt

Er ist in der Bay of Fundy (15,6-18 m) zu beobachten, die an der Ostküste Kanadas zwischen New Brunswick und Nova Scotia liegt.

Auf dem europäischen Kontinent werden die höchsten Gezeiten (bis zu 13,5 m) in der Bretagne in der Nähe der Stadt Saint Malo beobachtet. Hier konzentriert sich die Flutwelle auf die Küsten der Halbinseln Cornwall (England) und Cotentin (Frankreich).

Physik der Gezeiten

Moderne Formulierung

In Bezug auf den Planeten Erde ist die Ursache der Gezeiten die Anwesenheit des Planeten im Gravitationsfeld, das von Sonne und Mond geschaffen wird. Da die von ihnen erzeugten Wirkungen unabhängig voneinander sind, kann der Einfluss dieser Himmelskörper auf die Erde separat betrachtet werden. In diesem Fall können wir für jedes Körperpaar annehmen, dass jeder von ihnen um einen gemeinsamen Schwerpunkt kreist. Für das Erde-Sonne-Paar befindet sich dieses Zentrum in den Tiefen der Sonne in einer Entfernung von 451 km von ihrem Zentrum. Für das Erde-Mond-Paar befindet es sich tief in der Erde in einem Abstand von 2/3 ihres Radius.

Jeder dieser Körper erfährt die Wirkung von Gezeitenkräften, deren Quelle die Gravitationskraft und innere Kräfte sind, die die Unversehrtheit des Himmelskörpers gewährleisten, in deren Rolle die Kraft seiner eigenen Anziehungskraft steht, die im Folgenden als Selbstkraft bezeichnet wird. Schwere. Am deutlichsten wird die Entstehung von Gezeitenkräften am Beispiel des Systems Erde-Sonne.

Die Gezeitenkraft ist das Ergebnis der konkurrierenden Wechselwirkung der zum Schwerpunkt gerichteten und umgekehrt mit dem Quadrat des Abstandes abnehmenden Gewichtskraft und der fiktiven Fliehkraft der Trägheit aufgrund der Rotation eines Himmelskörpers um diesen Schwerpunkt . Diese Kräfte, die entgegengesetzt gerichtet sind, fallen in ihrer Größe nur im Massenmittelpunkt jedes Himmelskörpers zusammen. Aufgrund der Wirkung innerer Kräfte dreht sich die Erde als Ganzes mit einer für jedes Element ihrer Masse konstanten Winkelgeschwindigkeit um den Mittelpunkt der Sonne. Wenn sich dieses Massenelement also vom Schwerpunkt wegbewegt, wächst die auf es wirkende Zentrifugalkraft proportional zum Quadrat der Entfernung. Eine detailliertere Verteilung der Gezeitenkräfte in ihrer Projektion auf eine Ebene senkrecht zur Ebene der Ekliptik ist in Abb. 1 dargestellt.

Abb.1 Schema der Verteilung der Gezeitenkräfte in der Projektion auf eine Ebene senkrecht zur Ekliptik. Ein Gravitationskörper befindet sich entweder rechts oder links.

Nach dem Newtonschen Paradigma kann die Reproduktion von Änderungen in der Form der Körper, die ihrer Einwirkung ausgesetzt sind, die als Ergebnis der Einwirkung von Gezeitenkräften erreicht wird, nur dann erreicht werden, wenn diese Kräfte vollständig durch andere Kräfte kompensiert werden, zu denen auch die gehören können Kraft der universellen Gravitation.

Abb.2 Verformung der Wasserhülle der Erde als Ergebnis des Gleichgewichts von Gezeitenkraft, Eigengravitationskraft und der Kraft der Wasserreaktion auf die Druckkraft

Durch die Addition dieser Kräfte entstehen symmetrisch auf beiden Seiten der Erdkugel Gezeitenkräfte, die von dieser in unterschiedliche Richtungen gerichtet sind. Die zur Sonne gerichtete Gezeitenkraft ist gravitativer Natur, während die von der Sonne weg gerichtete eine Folge einer fiktiven Trägheitskraft ist.

Diese Kräfte sind extrem schwach und können nicht mit den Kräften der eigenen Schwerkraft verglichen werden (die Beschleunigung, die sie erzeugen, ist 10 Millionen Mal geringer als die Beschleunigung des freien Falls). Allerdings bewirken sie eine Verschiebung der Wasserpartikel in den Ozeanen (der Scherwiderstand im Wasser ist bei niedrigen Geschwindigkeiten praktisch null, während die Kompression extrem hoch ist), bis die Tangente an die Wasseroberfläche senkrecht zur resultierenden Kraft steht.

Infolgedessen entsteht auf der Oberfläche der Ozeane eine Welle, die in Systemen sich gegenseitig anziehender Körper eine konstante Position einnimmt, aber zusammen mit der täglichen Bewegung ihres Bodens und ihrer Küsten entlang der Oberfläche des Ozeans läuft. So macht (wenn man die Meeresströmungen vernachlässigt) jedes Wasserteilchen zweimal am Tag eine oszillierende Bewegung auf und ab.

Die horizontale Bewegung des Wassers wird nur in Küstennähe aufgrund des Anstiegs seines Pegels beobachtet. Die Bewegungsgeschwindigkeit ist umso größer, je sanfter der Meeresboden liegt.

Gezeitenpotential

(das Konzept der Akademie Shuleikin)

Unter Vernachlässigung von Größe, Struktur und Form des Mondes notieren wir die spezifische Anziehungskraft eines auf der Erde befindlichen Testkörpers. Sei der Radiusvektor, der vom Testkörper zum Mond gerichtet ist, sei die Länge dieses Vektors. In diesem Fall wird die Anziehungskraft dieses Körpers durch den Mond gleich sein

wo ist die selenometrische Gravitationskonstante. Wir platzieren den Prüfkörper an der Stelle . Die Anziehungskraft eines im Massenmittelpunkt der Erde platzierten Testkörpers ist gleich

Hier werden und als Radiusvektor verstanden, der die Massenschwerpunkte der Erde und des Mondes verbindet, und ihre Absolutwerte. Wir nennen die Gezeitenkraft die Differenz zwischen diesen beiden Gravitationskräften

In den Formeln (1) und (2) wird der Mond als Kugel mit kugelsymmetrischer Massenverteilung betrachtet. Die Kraftfunktion der Anziehung des Testkörpers durch den Mond unterscheidet sich nicht von der Kraftfunktion der Anziehung der Kugel und ist gleich Die zweite Kraft wirkt auf den Schwerpunkt der Erde und ist ein streng konstanter Wert. Um die Kraftfunktion für diese Kraft zu erhalten, führen wir ein Zeitkoordinatensystem ein. Wir ziehen die Achse vom Erdmittelpunkt und richten sie auf den Mond aus. Die Richtungen der beiden anderen Achsen lassen wir beliebig. Dann ist die Kraftfunktion der Kraft gleich . Gezeitenpotential gleich der Differenz dieser beiden Kraftfunktionen sein. Nennen wir es , wir erhalten eine Konstante, die wir aus einer Normalisierungsbedingung definieren, nach der das Gezeitenpotential im Erdmittelpunkt gleich Null ist. Im Mittelpunkt der Erde folgt daraus. Daher erhalten wir die endgültige Formel für das Gezeitenpotential in der Form (4)

Soweit

Für kleine Werte von , kann der letzte Ausdruck in der folgenden Form dargestellt werden

Durch Einsetzen von (5) in (4) erhalten wir

Verformung der Planetenoberfläche unter dem Einfluss von Ebbe und Flut

Die störende Wirkung des Gezeitenpotentials verformt die ebene Oberfläche des Planeten. Bewerten wir diesen Effekt unter der Annahme, dass die Erde eine Kugel mit kugelsymmetrischer Massenverteilung ist. Das ungestörte Gravitationspotential der Erde auf der Oberfläche wird gleich sein. Für einen Punkt. , entfernt vom Kugelmittelpunkt, beträgt das Gravitationspotential der Erde . Durch Reduktion um die Gravitationskonstante erhalten wir . Hier sind die Variablen und . Bezeichnen wir das Verhältnis der Massen des Gravitationskörpers zur Masse des Planeten mit einem griechischen Buchstaben und lösen den resultierenden Ausdruck nach:

Denn mit der gleichen Genauigkeit bekommen wir

Angesichts der Kleinheit des Verhältnisses können die letzten Ausdrücke geschrieben werden als

Damit haben wir die Gleichung eines zweiachsigen Ellipsoids erhalten, bei dem die Rotationsachse mit der Achse zusammenfällt, also mit einer geraden Linie, die den Gravitationskörper mit dem Erdmittelpunkt verbindet. Die Halbachsen dieses Ellipsoids sind offensichtlich gleich

Am Ende geben wir eine kleine numerische Veranschaulichung dieses Effekts. Lassen Sie uns den Gezeiten-"Buckel" auf der Erde berechnen, der durch die Anziehungskraft des Mondes verursacht wird. Der Radius der Erde beträgt km, der Abstand zwischen den Erdmittelpunkten und dem Mond unter Berücksichtigung der Instabilität der Mondumlaufbahn beträgt km, das Verhältnis der Masse der Erde zur Masse des Mondes beträgt 81: 1. Offensichtlich erhalten wir beim Einsetzen in die Formel einen Wert von ungefähr 36 cm.

siehe auch

Anmerkungen

Literatur

  • Frish S. A. und Timoreva A. V. Lehrgang Allgemeine Physik, Lehrbuch für die Physikalisch-Mathematik- und Physikalisch-Technischen Fakultäten der staatlichen Hochschulen, Band I. M.: GITTL, 1957
  • Shchuleykin V.V. Physik des Meeres. M.: Verlag "Nauka", Abteilung für Geowissenschaften der Akademie der Wissenschaften der UdSSR 1967
  • Voight S.S. Was sind Gezeiten. Redaktionsausschuss für populärwissenschaftliche Literatur der Akademie der Wissenschaften der UdSSR

Verknüpfungen

  • WXTide32 ist ein kostenloses Gezeitenkartenprogramm.
Mond
Besonderheiten

Der Einfluss des Mondes auf die irdische Welt ist vorhanden, aber nicht ausgeprägt. Es ist fast unmöglich, es zu sehen. Das einzige Phänomen, das die Wirkung der Schwerkraft des Mondes sichtbar demonstriert, ist die Wirkung des Mondes auf die Gezeiten. Unsere alten Vorfahren brachten sie mit dem Mond in Verbindung. Und sie hatten vollkommen recht.

Wie wirkt sich der Mond auf die Gezeiten aus?

Die Gezeiten sind an einigen Stellen so stark, dass das Wasser Hunderte von Metern von der Küste entfernt zurücktritt und den Grund freilegt, wo die an der Küste lebenden Völker Meeresfrüchte sammelten. Aber mit unaufhaltsamer Präzision rollt das vom Ufer zurückweichende Wasser wieder. Wenn Sie nicht wissen, wie oft die Gezeiten auftreten, können Sie weit von der Küste entfernt sein und sogar unter den vorrückenden Wassermassen sterben. Die Küstenvölker kannten den Zeitplan für die Ankunft und Abfahrt der Gewässer genau.

Dieses Phänomen tritt zweimal täglich auf. Außerdem gibt es Ebbe und Flut nicht nur in den Meeren und Ozeanen. Alle Wasserquellen werden vom Mond beeinflusst. Aber weit weg von den Meeren ist dies kaum wahrnehmbar: Mal steigt das Wasser ein wenig, dann fällt es ein wenig.

Der Einfluss des Mondes auf Flüssigkeiten

Flüssigkeit ist das einzige natürliche Element, das sich hinter dem Mond bewegt und Schwingungen erzeugt. Ein Stein oder ein Haus kann nicht vom Mond angezogen werden, weil sie eine solide Struktur haben. Das formbare und plastische Wasser demonstriert deutlich die Wirkung der Mondmasse.

Was passiert bei Flut oder Ebbe? Wie bringt der Mond Wasser auf? Der Mond beeinflusst die Gewässer der Meere und Ozeane am stärksten von der Seite der Erde, die ihm im Moment direkt zugewandt ist.

Wenn Sie in diesem Moment auf die Erde schauen, können Sie sehen, wie der Mond das Wasser der Ozeane zu sich zieht, sie anhebt und die Wassersäule anschwillt und einen „Buckel“ bildet, oder besser gesagt, zwei „Buckel“ erscheinen - hoch von der Seite, auf der sich der Mond befindet, und weniger ausgeprägt auf der gegenüberliegenden Seite.

"Humps" folgen genau der Bewegung des Mondes um die Erde. Da der Weltozean ein einziges Ganzes ist und die Gewässer darin miteinander kommunizieren, bewegen sich die Buckel vom Ufer und dann zum Ufer. Da der Mond zweimal Punkte durchläuft, die im Abstand von 180 Grad voneinander entfernt sind, beobachten wir zwei Fluten und zwei Ebbe.

Ebbe und Flut entsprechend den Mondphasen

  • Die größten Ebbe und Flut treten an den Küsten des Ozeans auf. In unserem Land - an den Ufern des Arktischen und Pazifischen Ozeans.
  • Weniger bedeutende Gezeiten sind charakteristisch für Binnenmeere.
  • Noch schwächer wird dieses Phänomen in Seen oder Flüssen beobachtet.
  • Aber auch an den Küsten der Ozeane sind die Gezeiten zu einer Jahreszeit stärker und zu einer anderen schwächer. Das hängt schon mit der Entfernung des Mondes von der Erde zusammen.
  • Je näher der Mond an der Oberfläche unseres Planeten ist, desto stärker werden Ebbe und Flut sein. Je weiter - desto natürlich schwächer.

Wassermassen werden nicht nur vom Mond, sondern auch von der Sonne beeinflusst. Nur der Abstand von der Erde zur Sonne ist viel größer, sodass wir ihre Gravitationsaktivität nicht bemerken. Aber es ist schon lange bekannt, dass die Gezeiten manchmal sehr stark werden. Dies geschieht immer dann, wenn Neumond oder Vollmond ist.

Hier kommt die Kraft der Sonne ins Spiel. In diesem Moment stehen alle drei Planeten – Mond, Erde und Sonne – in einer geraden Linie. Auf der Erde wirken bereits zwei Anziehungskräfte - sowohl der Mond als auch die Sonne.

Natürlich nimmt die Höhe des Anstiegs und Abfalls des Wassers zu. Am stärksten wird der kombinierte Einfluss von Mond und Sonne sein, wenn sich beide Planeten auf derselben Seite der Erde befinden, dh wenn der Mond zwischen Erde und Sonne steht. Und mehr Wasser wird von der dem Mond zugewandten Seite der Erde aufsteigen.

Diese erstaunliche Eigenschaft des Mondes wird von Menschen genutzt, um freie Energie zu erhalten. An den Ufern der Meere und Ozeane werden nun Gezeitenkraftwerke gebaut, die dank der „Arbeit“ des Mondes Strom erzeugen. Gezeitenkraftwerke gelten als die umweltfreundlichsten. Sie wirken nach natürlichen Rhythmen und belasten die Umwelt nicht.

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